基于全动理学模拟方法研究捕获效应对离子声孤立波的影响
等离子体物理
2016-10-06 v1
摘要
采用基于Vlasov方程处理每种等离子体组分的全动理学模拟方法，研究在电子捕获效应存在下，初始密度扰动（IDP）解体为若干离子声孤立波（IASWs）的过程。Schamel发展的非线性流体理论根据捕获参数确定了离子声孤立波的三个独立区域。本文在涵盖所有三个区域的广泛捕获参数范围内，连续研究了初始密度扰动的解体过程及由此产生的自洽离子声孤立波。重点关注解体时间、离子声孤立波的数量、速度和大小等特征对捕获参数的依赖性。结果表明，该参数的增加会减慢离子声孤立波的传播，同时减小其在相空间中的尺寸。对于较大的捕获参数值，离子声孤立波的这些特征趋于饱和。解体时间表现出比理论方法预测更为复杂的行为。此外，对于捕获参数大于1的情况，观察到了离子声孤立波的传播，这与理论预测相反。动理学模拟结果揭示了孤立波特征对捕获参数的平滑且明确的依赖性，表明有可能桥接所有三个区域。最后，研究表明，当beta接近零时，伴随涡旋的电子相空间结构保持对称。电子与离子温度比对解体过程和离子声孤立波传播的影响被作为模拟代码（在非线性区域）的基准测试。
引用
@article{arxiv.1610.01385,
title = {Study of trapping effect on ion-acoustic solitary waves based on a fully kinetic simulation approach},
author = {S. M. Jenab and F. Spanier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.01385},
year = {2016}
}
备注
9 pages, 10 figures, accepted for publication in Physics of Plasmas